本發明涉及一種教學實訓臺，特別是涉及一種交通監控系統集成與故障檢測實訓臺。

背景技術：

交通監控系統是城市交通系統、高速公路機電系統的重要組成部分之一，負責對車流進行監視和控制。目前，市場上關于交通監控系統的工程設備和解決方案較多，但是，這些所有的解決方案都只適用于真實的工程項目。現有的交通監控系統教學產品主要是參考相關的工程項目，將工程所用設備照搬到實驗室，實現某些功能，如監控系統集成和操作控制實訓臺。這些產品只能提供演示，且功能單一，結構簡單，缺少子系統的連接、安裝調試、故障檢測、設備維修維護等功能，并無實際硬件連接操作功能，且并無模擬現場故障功能。如申請號為201210470856.6的中國發明專利公開一種視頻監控系統演示與實訓裝置，包括設備柜和通過“幾”字型支架安裝在設備柜內的方位攝像機、半球攝像機、紅外攝像機、槍式攝像機、液晶顯示器和視頻監控主機；全方位攝像機、半球攝像機、紅外攝像機、槍式攝像機、液晶顯示器均通過接線端子及導線與視頻監控主機相連。該發明只是監控系統簡單地集成，功能單一。

技術實現要素：

為克服現有的技術缺陷，本發明提供了一種集成整套視頻監控設備系統的實訓臺，方便教學實驗中進行系統設備布線連接和控制，同時具有模擬現場故障功能，并能對故障進行檢測。

為實現本發明的目的，采用以下技術方案予以實現：

一種交通監控系統集成與故障檢測實訓臺，包括：

用于采集前端視頻圖像的視頻前端圖像采集模塊；

用于傳輸并顯示所采集的前端視頻圖像的圖像傳輸顯示模塊；

用于實現所采集的前端視頻圖像的切換及前端攝像機設備的云臺控制的控制模塊；

用于在實訓臺交通監控系統設置故障的故障設置模塊；

用于對實訓臺交通監控系統進行故障檢測與維護的故障檢測模塊；

各模塊中設備的接插點集成于實訓臺的面板上。

本發明通過設置監控系統視頻前端圖像采集模塊、監控系統圖像傳輸顯示模塊、監控系統控制模塊，實現了將整套實際的交通視頻監控設備系統集成于一個實訓臺上，同時還設置了實訓臺故障設置模塊和實訓臺故障檢測模塊。實訓臺故障設置模塊為預先模擬設置好實驗臺監控系統故障，用于在實驗教學中故障診斷訓練，排除故障技巧教學，當故障解決實驗教學完后能通過計算機運行上位機程序能一鍵恢復實驗臺系統的正常。而實訓臺的故障檢測模塊在檢測故障維護教學中進行故障的檢測維護，讓學生親身體會對交通監控系統故障的檢測與維護。另外，各模塊中設備的接插點集成在實訓臺面板上使教學實驗中在一張實訓臺上完成交通監控中心系統集成的連接、安裝調試、故障檢測、設備維修維護功能，解決了教學實驗中占用場地大，設備接插頭頻繁插撥導致設備損壞問題，減少教學設備維護成本。

所述視頻前端圖像采集模塊包括：用于采集前端視頻圖像的槍式攝像機和高速球；用于將高速球圖像信號轉換成光纖傳輸信號的光端機發射器；用于將接收到的光纖傳輸信號轉換成模擬圖像信號的光端機接收器。

所述圖像傳輸顯示模塊包括：視頻分配器，用于將槍式攝像機和光端機接收器的視頻信號分為兩路，一路傳輸至硬盤錄像機，另一路傳輸至電視墻；硬盤錄像機，與控制模塊連接，用于儲存視頻監控系統的前端視頻圖像信息；監視器，與控制模塊連接，用于顯示前端視頻圖像。

所述控制模塊包括：用于實現前端視頻圖像顯示的切換及前端攝像機設備云臺控制的矩陣設備，且矩陣設備與圖像傳輸顯示模塊中的硬盤錄像機連接，同時也與監視器連接；與矩陣設備連接的矩陣操作鍵盤；與矩陣設備連接的R458集線器；分別與R458集線器連接的高速球和云臺解碼器；與云臺解碼器連接的槍式攝像機云臺。

所述故障設置模塊包括：分別與視頻前端圖像采集模塊、圖像傳輸顯示模塊、控制模塊及電源供電模塊的線路串接的單片機繼電器控制板；與單片機繼電器控制板連接的繼電器控制設備。繼電器控制設備用于控制單片機繼電器控制板中繼電器的通斷來設置故障。其具體方法是：首先，將需設置故障設備的視頻信號線、控制線、供電線路串接在單片機繼電器控制板處；然后，通過繼電器控制軟件控制單片機繼電器控制板中繼電器的通斷來進行故障的設置。

作為本發明的一種優選方案，所述單片機繼電器控制板為30路繼電器可編程控制板。用于模擬城市交通道路及高速公路交通監控各種常見故障，用繼電器控制軟件控制監控系統中音視頻信號、控制信號、設備供電的通斷，通過在視頻信號傳輸線路中串接電阻、加裝干擾器用于模擬設置高速公路及城市道路交通監控常見的30種故障。在開展教學實驗時，用繼電器控制軟件操作事先模擬在線路中的故障，實驗結束后用控制軟件恢復即可正常，既方便實驗臺日常維護、又鍛煉學生現場解決故障能力，提高維護能力和水平，也可作為技能考證時設置各種故障。

進一步地，所述故障檢測模塊包括用于實訓臺故障診斷的監控測試儀。主要用于實驗臺故障的檢測和診斷。

作為本發明的一種優選方案，所述接插點包括與設備接口相同的接點和護套插座。實訓臺的接插點分為兩種，一種是采用原設備接口一樣的接點，還原原設備真實接插點，另做一組相同功能安裝護套插座，在教學實驗時既可加快實訓操作又能保證安全操作。本發明可以使課堂理論知識真正運用到各種工程案例、還原現場施工的設備連線、各種數據線、視頻線的連接。

進一步地，本發明還包括用于顯示交通信息的交通可變情板模塊，所述交通可變情板模塊包括依次連接的可變情報板編輯設備、控制卡和顯示屏。可變情報板編輯設備用于進行屏參數的設置、編輯圖文信息后發送至可變情報板數據通信端后，進入控制卡，控制卡接收數據處理后發送給顯示屏，最終顯示屏顯示所編輯的圖文信息。

進一步地，本發明還包括用于為實訓臺其他模塊提供電源的電源供電模塊。

與現有技術比較，本發明提供了一種能夠不損壞設備接插口、方便教學實驗中進行系統設備連接，且有模擬現場故障功能，能根據故障進行檢測的實訓臺，能夠在開展教學實驗時結合課程講解設備原理時提供整套視頻監控設備操作、控制的過程，能提供實驗教學或培訓考證時完成整套視頻監控設備系統的集成、安裝，施工連線、各種設備在現場如何安裝調試功能，使課堂理論知識真正運用到各種工程案例、還原現場施工的設備連線、各種數據線、視頻線的連接。

附圖說明

圖1為本發明的實施例的示意圖；

圖2為本發明的實施例的電源供電模塊的示意圖；

圖3為本發明的實施例的視頻前端圖像采集模塊的示意圖；

圖4為本發明的實施例的圖像傳輸顯示模塊的示意圖；

圖5為本發明的實施例的控制模塊的示意圖；

圖6為本發明的實施例的故障設置模塊的示意圖；

圖7為本發明的實施例的故障檢測模塊的示意圖；

圖8為本發明的實施例的交通可變情板模塊的示意圖。

附圖說明：1. 高速球；2. 交通可變情報板；3. 槍式攝像機；4. 實訓臺運行燈及電源燈；5. 漏電保護總開關；6. 交通可變情報板5V電源；7. 監控設備12V電源；8. 監視器；9. 單片機繼電器控制板；10. 可變情報板控制卡；11. 光端機發射器；12. 槍式攝像機云臺；13. 220V交流供電流表；14. 直流12V電壓表；15. 直流5V電壓表；16. 光端機接收器；17. 光端機音頻接點；18. R485集線器；19. 故障檢測儀測試端口；20. 槍式220V供電接點；21. 槍式攝像機及云臺接點；22. 高速球及電源接點；23. 硬盤錄像機后板接點；24. 故障檢測儀；25. 云臺解碼器接點；26. R485集線器接點；27. 視頻分配器接點；28. 設備各供電端接點；29. 矩陣控制鍵盤供電及控制接點；30. 矩陣設備后板接點；31. 實訓臺供電插座；32. 故障設置通信端；33. 可變情報板數據通信端；34. 監控圖像顯示與電腦主機顯示切換器；35. 防靜電、防短路功能桌面；36. 透明設備放置箱；37. 工作電壓保險座。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖對本發明實施方式作進一步詳細地說明。

實施例

一種交通監控系統集成與故障檢測實訓臺，包括：用于采集前端視頻圖像的視頻前端圖像采集模塊；用于傳輸并顯示所采集的前端視頻圖像的圖像傳輸顯示模塊；用于實現所采集的前端視頻圖像的切換及前端攝像機設備的云臺控制的控制模塊；用于在實訓臺交通監控系統設置故障的故障設置模塊；用于對實訓臺交通監控系統進行故障檢測與維護的故障檢測模塊；各模塊中設備的接插點集成于實訓臺的面板上。

透明設備放置箱36用于放置硬盤錄像機、矩陣設備、視頻分配器，電腦主機、交流隔離變壓器。

電源供電模塊如圖2所示：市電220V經隔離變壓器后進入漏電保護總開關5給實驗臺提供220V交流供電，同時給予實訓臺運行燈及電源燈4、220V交流供電流表13提供220V工作電壓。另外，市電220V經漏電保護總開關5后給交通可變情報板5V電源6提供220V的工作電壓，交通可變情報板5V電源6輸出5V直流的工作電壓先經工作電壓保險座37后，連至設備各供電端接點28，同時給予直流5V電壓表15提供5V工作電壓；市電220V經漏電保護總開關5后給監控設備12V電源7提供工作電壓，輸出直流12V電壓經工作電壓保險座37后連接至設備各供電端接點28。設備供電接點28為實訓臺提供直流5V、12V的工作電壓。

視頻前端圖像采集模塊如圖3所示：高速球1的圖像信號經光端機發射器11轉換成光纖傳輸信號，光端機接收器16接收后，再把光纖傳輸信號轉換成模擬圖像信號傳輸至高速球及電源接點22；槍式攝像機33的圖像信號傳輸至槍式攝像機及云臺接點21。其中高速球1、光端機發射器11和光端機接收器16的供電由設備供電接點28提供；由于槍式攝像機供電是交流220V，考慮到實訓過程中防止發生觸電事故，供電采用插座方式20處直接供電。

圖像傳輸顯示模塊如圖4所示：高速球圖像信號和槍式攝像機視頻圖像分別由高速球及電源接點22和槍式攝像機及云臺接點21輸出至視頻分配器接點27，圖像經視頻分配器分配后，一路輸出至硬盤錄像機后板接點23，進行圖像信息的儲存，并環路輸出至矩陣設備后板接點30的信號輸入端，矩陣設備輸出圖像信號經監控圖像顯示與電腦主機顯示切換器34后輸出至監視器8，顯示高速球和槍機攝像機的圖像信息；視頻分配器接點27的另一路分配出來的圖像信號則傳輸至電視墻。

控制模塊如圖5所示：矩陣操作鍵盤先經矩陣控制鍵盤供電及控制接點29，通過RS485通信方式控制矩陣設備30。矩陣設備30輸出控制信號到R485集線器接點26， R485集線器18分配出兩路控制信號，一路控制信號輸出至云臺解碼器接點25，云臺解碼器接點25與槍式攝像機及云臺接點21連接，用于控制槍式攝像機云臺的左、右、上、下轉動；另一路控制信號輸出連接至高速球及電源接點22，控制實驗臺高速球云臺的左、右、上、下轉動。R485集線器18還可與其它矩陣進行級聯控制，矩陣操作鍵盤與矩陣設備30連接通信后可進行矩陣主機的系統設置，可在系統中設置報警可聯動方式，自動打開攝像機，自動切換預置點圖像并啟動錄像功能，從而可設置任意防區的警戒方式：定時、手動、常布/撤防和查詢報警記錄，可通過操作鍵盤設置監控系統中的系統時間、日期、運行狀態、攝像機標題屏幕顯，控制鍵盤的口令輸入，優先級的操作，自由、程序、同步、群組切換，實現實驗臺視頻監控系統的圖像畫面的切換控制。

故障設置模塊如圖6所示：故障設置主要是通過單片機繼電器控制板9，該繼電器控制板為30路繼電器可編程控制板。在高速球1、槍式攝像機3、交通可變情報板電源6、監控設備12V開關電源7、可變情報板控制卡10、光端機發射器11、槍式攝像機云臺12、槍式攝像機及云臺接點21、高速球及電源接點22、云臺解碼器接點25、R485集線器接點26、設備各供電端接點28、矩陣控制鍵盤供電及控制接點29、硬盤錄像機后板接點23、視頻分配器接點27、矩陣設備后板接30處視頻信號線、控制線、供電線路串接在單片機繼電器控制板9處，實現30路高速公路及城市道路交通監控常見模擬故障。由于上述設備的視頻信號線、控制線、供電線路是串接在繼電器的常閉端上，當沒有控制繼電器時，線路是通的，此時無故障；當需要設置該故障時，只需計算機運行繼電器控制軟件控制故障開，該處繼電器有電壓工作，常閉端轉換成常開狀態，此時信號或者供電斷開，此時故障生成。若需要恢復時只需軟件上點擊故障關，繼電器就不再工作，串接線路保持常閉狀態，從而系統恢復正常。在實驗教學中，當需要設置故障進行教學時，只需運行故障設置軟件操作即可，恢復時運行軟件關掉故障就可恢復監控系統的正常。

故障檢測模塊如圖7所示：故障檢測儀24為ipc3500型號的監控故障檢測儀，各種測試、檢測端口連接安裝于故障檢測儀測試端口19，故障檢測儀測試端口19的測試功能如下：音頻信號測試；發送多種制式（PAL，NTSC）彩色圖型條；視頻信號強度測量；網絡攝像機IP地址搜索、修改；網絡高清攝像機測試；數字萬用表測試功能；模擬攝像機測試；視頻圖像測試；捕捉鍵盤或DVR發過來的控制協議代碼；測試出各種網線的連接方式；RS485或RS232接口通信測試；控制云臺的上、下、左、右轉動。在檢測故障維護教學中調用這些功能端口進行檢測維護，實現對交通監控系統故障的檢測與維護。

上述實訓臺還包括交通可變情板模塊，交通可變情板模塊如圖8所示：計算機運行可變情報板編輯軟件進行屏參數的設置、編輯圖文信息后通過RS232通信方式發送至可變情報板數據通信端33后，進入可變情報板控制卡10進行數據處理后，發送給交通情報板顯示屏2，最終可變情報板顯示屏2顯示所編輯的圖文信息。其中，交通情報板顯示屏2的工作電源由交通可變情報板5 V電源6提供，可變情報板軟件編輯操作顯示經監控圖像顯示與電腦主機顯示切換器34切換圖像信息后顯示在監視器8上，完成可變情報板的組裝、編輯、發送、設置屏參等的實驗教學。

本實施例中，實訓臺的接插點一半為與設備接口相同的接點，一半為護套插座。與原設備接口一樣的接點，還原原設備真實接插點；而具有相同功能的安裝護套插座，在教學實驗時既可加快實訓操作又能保證安全操作。本方案可以使課堂理論知識真正運用到各種工程案例、還原現場施工的設備連線、各種數據線、視頻線的連接。

本實施例提供了一種能夠不損壞設備接插口、方便教學實驗中進行系統設備連接，且有模擬現場故障功能，能根據故障進行檢測的實訓臺，能夠在開展教學實驗時結合課程講解設備原理時提供整套視頻監控設備操作、控制的過程，使課堂理論知識真正運用到各種工程案例、還原現場施工的設備連線、各種數據線、視頻線的連接。